6- Têm-se os seguintes valores de \mathrm{E}^{\circ}{ }_{\text {red }} para as reações abaixo:
\begin{array}{ll} \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Ni}(\mathrm{~s}) & \mathrm{E}_{\text {red }}^{\circ}=-0,28 \mathrm{~V} \\\ \mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq})+\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}) & \mathrm{E}_{\text {red }}^{\circ}=+1,61 \mathrm{~V} \end{array}
(a) Escreva as reações que ocorrem nas semi-células (anodo e catodo) e a reação global.
(b) Calcule o potencial padrão da célula.

Passo 1

O enunciado dá os potenciais padrão de redução de duas semirreações:
\mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{Ni}(\mathrm{s}),\quad E^\circ_{\mathrm{red}}=-0{,}28\;\mathrm{V},
\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) + \mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}),\quad E^\circ_{\mathrm{red}}=+1{,}61\;\mathrm{V}.
O conteúdo é eletroquímica: identificar ânodo e cátodo, escrever as semirreações e obter a reação global e o potencial padrão da célula.

Passo 2

Para decidir qual semirreação será redução no cátodo, comparamos os E^\circ_{\mathrm{red}}: o maior valor corresponde à reação que tende mais a ser reduzida. Portanto, no cátodo ocorre
\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) + \mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}),
e no ânodo a outra semirreação deve ser revertida (oxidação).

Passo 3

Escrevemos as semirreações completas:
semirreação de oxidação (ânodo):
\mathrm{Ni}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{e}^-,
semirreação de redução (cátodo):
\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) + \mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}).

Passo 4

Igualamos elétrons multiplicando a redução por 2:
2\;\bigl(\mathrm{Ce}^{4+} + \mathrm{e}^- \to \mathrm{Ce}^{3+}\bigr) \;\Longrightarrow\; 2\,\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{e}^- \longrightarrow 2\,\mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}).
Somando com a oxidação:
\mathrm{Ni}(\mathrm{s}) + 2\,\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}).

Passo 5

O potencial padrão da célula é a diferença entre o potencial de redução no cátodo e o potencial de redução original no ânodo:
E^\circ_{\mathrm{célula}} = E^\circ_{\mathrm{red}}(\text{cátodo}) - E^\circ_{\mathrm{red}}(\text{ânodo}) = 1{,}61\;\mathrm{V} - (-0{,}28\;\mathrm{V}) = 1{,}89\;\mathrm{V}.éáâ

Resposta

Semirreação no ânodo (oxidação):
\mathrm{Ni}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{e}^-.
Semirreação no cátodo (redução):
\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) + \mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}).
Reação global:
\mathrm{Ni}(\mathrm{s}) + 2\,\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\,\mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq}).
Potencial padrão da célula:
E^\circ_{\mathrm{célula}} = 1{,}89\;\mathrm{V}.é

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